Америка будет вырабатывать искусственную нефть. Синтетическая нефть из биомассы


Нефть из растений за пару минут, это уже реальность.: biboroda

В Тихоокеанской национальной северо-западной лаборатории Министерства энергетики США создан непрерывный и весьма быстрый процесс преобразования водорослей в нефть в химическом реакторе: то, что в природе занимает миллионы лет, в лаборатории заканчивается за десятки минут.

Нефть, вода, обогащенная азотом и фосфором, и вода с растворенным горючим газом - вот и все, что выходит из реактора по переработке водорослей. По сути, это одноступенчатое получение нефти из биомассы, и если вот так удастся делать топливо по доллару за литр, мировую ОПЕК ждут потрясения.

«Цена - серьезное препятствие на пути получения жидкого топлива из водорослей, - говорит Дуглас Эллиот (Douglas Elliott), возглавляющий проект. - Мы считаем, что наша технология сделает такое топливо куда более экономичным ».

То же самое в цифрах: мир потребляет 4800000000000 л жидкого топлива в год, а нынешние жалкие десятки миллиардов литров биотоплива выходят из высших растений, которые выращивают на десятках миллионов гектаров. Причем один гектар в среднем дает не менее кубометра биотоплива - то есть буквально столько же, сколько нефть стоимостью около тысячи долларов. Не надо быть гением, чтобы заметить: пищевые сельхозкультуры выращивать экономически рационально, и недоедания в третьем мире, где значительная часть этого биотоплива производится, все же будет немного меньше.

Есть вариант: заменить высшие растения микроводорослями, которые можно быстро выращивать на пресных сточных водах крупных городов (и тогда не надо вносить удобрения и поглядывать в небо, опасаясь непогоды) или на морской воде, и тогда производство можно вынести в жаркие пустыни, где с солнечным светом полный порядок. Но какой бы путь вы ни выбрали, получить удается только исходное сырье для топлива - до состояния биодизеля водоросли надо доводить с помощью переэтерификации. Да, вы правильно думаете: перед этим водоросли надо извлечь из их естественной водной среды и долго сушить, что не удешевляет конечный продукт.

Однако дизелем человеческие потребности не исчерпываются: ​​мы жить не можем без керосина и бензина, которые почти что пьем. Но приличных технологий их получения из водорослей пока нет, да и переэтерификация на дизтопливо требует метанола, а его делают из природного газа. Наконец, в странах вроде нашей, биодизель зимой просто замерзнет, то есть в него придется что-то добавлять - скажем, известную толику обычного дизеля.

Словом, получается «долго, дорого, неоднозначно». Что же делать?

Группа г Элиота считает, что нашла решение. В ее химреакторы водоросли отправляются не на дизельную тропу, а по старому естественным путем - из биомассы в нефть. Только путь этот занимает гораздо меньше времени: в реактор впрыскивают горячую воду под давлением 20,7 МПа и температуре 350 ° С. Все это резко ускоряет процесс, поэтому менее чем за час водоросли из него получаются в виде нефти, и в небольшой степени - биогаза, из которого можно получать метан (или попросту сжигать, имея тепло для подогрева самой установки).

Причем, что важно, маленьких зеленых нефтяников не приходится предварительно сушить: в исходном сырье может быть 80-90% воды относительно массы!

Зачастую серьезное производство требует проведения работ по сертификации продукции, декларация о соответствии и есть тот документ который дает возможность свободно её реализовать. Органы сертификации помогают клиентам получить декларацию и если нужно то и исправить то что оформлено не верно.

Процесс с трудоемкого, почти нереальной дела (выращивание - сушка - заготовка - внесение добавок) превращается в конвейер: выращивание - прямое слива водорослей в реактор - нефть на выходе. Итоговый продукт - весьма легкая нефть без примесей, легко и просто перерабатывается на существующих НПЗ без перестройки технологического цикла, без внесения добавок и других телодвижений. И двигатели машин под него адаптировать не надо. Опять же за счет большой пропускной способности реактора в единицу времени стоимость «переработки» водорослей в нефть сами разработчики техпроцесса оценивают как «радикально ниже», чем в биодизельном варианте.

«Отсутствие необходимости в сушке водорослей - большой плюс, это сильно снижает затраты, - уверен Дуглас Эллиот. - Отсюда и посторонние бонусы: после удаления сырья из воды, последнюю и питательные вещества можно отправить обратно в емкости с водорослями, дополнительно снижая стоимость »

Пока авторы технологии работают только с небольшим экспериментальным реактором емкостью в 1,5 л водорослевой суспензии, но, по их словам, его можно легко масштабировать, и при этом благодаря большому объему у него будут намного меньше тепловые потери через стенки, даст значительную экономию при масштабе. Внедрение разработки уже началось: частная компания Genifuel Corp. лицензирует сейчас технологию для получения нефти из водорослей.

Отчет об исследовании опубликован в журнале Algal Research.

biboroda.livejournal.com

Америка будет вырабатывать искусственную нефть

Роберт Браун (Robert C. Brown), директор отдела программ биовозобновляемых ресурсов университета Айовы (Office of Biorenewables Programs), предлагает использовать многочисленные древесные и растительные отходы, в настоящее время сжигаемые, для синтеза искусственной нефти взамен импортируемой.

США генерирует огромное количество стружки, опилок, древесной коры и стеблей зерновых культур. Сейчас эта масса, как правило, сжигается, чуточку помогая в выработке электроэнергии.

Однако Браун полагает, что выгоднее сначала преобразовывать эти отходы в синтетическую нефть – универсальный продукт, пригодный для массовой транспортировки.

Соответствующие технологии уже существуют, и есть также компании, активно занимающиеся совершенствованием, коммерциализацией этих технологий и продвижением таких искусственных продуктов на рынок, например, фирма Ensyn и ряд других компаний и институтов.

Ежегодное производство биомассы в США, теоретически, может обеспечить синтез искусственной нефти в количестве, равном одной трети от объёма нынешнего потребления нефти в стране, тем самым, существенно ослабив зависимость Америки от импорта чёрного золота.

Если не вдаваться в подробности, в основе синтеза искусственной нефти – простой нагрев биомассы до 500 градусов без доступа кислорода, перегонка и конденсация полученной смеси. Синтетическая нефть по виду получается такой же, как обычная, хотя существенно отличается по химическому составу.

Но куда важнее, утверждает Браун, что технически из этой искусственной, или как ещё говорят, бионефти можно вырабатывать практически все продукты, которые сегодня делают из нефти природной — различные виды моторного топлива и химикаты.

Синтетическое моторное топливо, к слову, производила ещё Германия во время Второй Мировой войны (когда испытывала острую нехватку нефти), но оно было очень дорогим. Сейчас же, полагают американские учёные, пришло уже время для вполне рентабельных и массовых технологий такого рода синтеза.

www.obozrevatel.com

Что такое биомасса?

 

Биомасса - термин, используемый для описания всего органического вещества, полученного путем фотосинтеза, существующего на поверхности Земли. Он включают в себя всю водную и наземную растительность и деревья, и все отходы живых организмов, такие как твердые бытовые отходы, вещества биологического происхождения (сточные воды), отходы лесного хозяйства, животноводства (навоз), сельскохозяйственные отходы и отдельные виды промышленных отходов. Мировые энергетические рынки полагаются в большой степени на ископаемые виды топлива. Биомасса - единственный энергетический ресурс естественного происхождения, содержащий углерод в количестве, достаточном, чтобы применяться в качестве их замены.

В отличие от ископаемого топлива, биомасса - возобновляемый источник энергии. Требуется относительно короткий период времени, чтобы восстановить энергетический ресурс. Биомасса также - единственный возобновляемый источник энергии, выделяющий углекислый газ при переработке. Однако это компенсируется тем, что биомасса была выращена с помощью поглощения углекислого газа из атмосферы в процессе фотосинтеза. Если ресурс биомассы используется устойчиво, то со временем в цикле переработки биомассы не происходит увеличение выброса углерода.

Способы переработки биомассы

Биомасса может быть конвертирована в тепловую энергию, жидкое, твердое или газообразное топливо и другие химические продукты с помощью различных процессов переработки. Сегодня значительная часть электроэнергии из биомассы вырабатывается путем прямого сжигания. При развитии технологий повышение эффективности будет достигаться за счет сжигания смеси биомассы и угля в котлах и внедрения высокоэффективной газификации, систем комбинированного цикла, систем топливных элементов, а также модульных систем.

Известные биоэнергетические технологии: непосредственное сжигание, совместное сжигание, газификация, пиролиз, анаэробное брожение и ферментация.

1. Прямое сжигание

Это, пожалуй, самый простой способ получения энергии из биомассы. Промышленные объекты способны сжечь много видов топлива на основе биомассы, в том числе дрова, сельскохозяйственные отходы, древесную целлюлозу, твердые бытовые отходы. При сжигании в котлах производится пар, который вращает турбину. Последняя приводит во вращение ротор генератора, вырабатывающего электроэнергию. Из-за потенциального накопления золы, которая засоряет котел, снижая его эффективность и увеличивая затраты, только определенные типы материалов биомассы используются для прямого сжигания.

2. Газификация

Газификация - процесс, воздействия на твердое топливо высокой температуры при ограниченном доступе кислорода для получения газообразного топлива. Таким способом получается смесь газов, таких как окись углерода, углекислый газ, азот, водород и метан. После газ используется для привода газовой турбины. Газификация имеет ряд преимуществ над сжиганием твердого топлива. Важный плюс технологии - один из получаемых газов - метан. Он может быть обработан так же, как природный газ, и использоваться для тех же целей.

Преимущество заключается в том, что при газификации производится топливо без примесей. Следовательно, его сжигание вызывает меньше проблем загрязнения. При определенных условиях можно производить синтез-газ - смесь угарного газа и водорода, который может являться сырьем для производства углеводород (например, метана и метанола) для замены ископаемых видов топлива. Сам водород также потенциальное экологически чистое топливо, которое предположительно может заменить нефть и нефтепродукты в обозримом будущем.

3. Пиролиз

В своей простейшей форме пиролиз представляет собой нагревание биомассы с отводом летучих веществ, в результате чего образуется древесный уголь. Этот процесс преобразует исходный материал в более энергоемкий, так как древесный уголь весит в два раза меньше исходной биомассы, но содержит такое же количество энергии, что делает топливо более транспортабельным. Уголь также горит при значительно более высокой температуре, чем исходная биомасса. Это делает его более полезным для производственных процессов. Более сложные методы пиролиза разработаны недавно для сбора летучих веществ, которые в противном случае теряются в системе. Собранные летучие вещества производят газ, который богат водородом и окисью углерода. Эти соединения синтезируются в метан, метанол и другие углеводороды.

Быстрый пиролиз используется для производства бионефти - горючего топлива. Тепло используется для химического преобразования биомассы в синтетическую нефть, которую легче хранить и транспортировать, чем твердые материалы биомассы. Затем ее сжигают для производства электричества. Пиролиз может также преобразовывать биомассу в феноловое масло - химическое вещество, используемое для изготовления древесных клеев, литьевых пластмасс и изоляционной пены.

4. Анаэробное брожение

Анаэробное брожение биомассы осуществляется за счет анаэробных бактерий. Эти микроорганизмы обычно живут на дне болот или в других местах, где нет воздуха, потребляя мертвое органическое вещество с образованием метана и водорода. Мы можем использовать эти бактерии для работы на нас. Подавая органические вещества, такие как навоз животных или сточные воды, в резервуары, называемые варочными, и добавляя туда бактерий, мы можем собирать выделившейся газ, чтобы использовать его в качестве источника энергии. Этот процесс - очень эффективное средство извлечения полезной электроэнергии из биомассы. Как правило, до двух третей энергии топлива из навоза животных можно восстановить.

Другой способ связан со сбором метана из мусорных свалок. Большая часть бытовых отходов биомассы, таких как пищевые отходы или обрезки травы, собираются на местных свалках. В течение нескольких десятилетий анаэробные бактерии в нижних слоях таких свалок разлагают органическое вещество, выделяя метан. Газ может быть извлечен и использован путем установки верхнего упора из непроницаемого слоя глины и установки перфорированных труб, которые будут собирать газ и выводить его на поверхность.

5. Ферментация

На протяжении многих веков люди использовали дрожжи и другие микроорганизмы для ферментации сахара различных растений в этиловый спирт. Производство топлива из биомассы путем ферментации - это лишь продолжение этого процесса. При этом есть возможность использования более широкого спектра растительного материала от сахарного тростника до древесного волокна. Например, отходы от помола пшеницы на мельницах в Новом Южном Уэльсе применяются для производства этанола путем ферментации. Этанол затем смешивается с дизельным топливом для производства топлива, используемого для заправки грузовых автомобилей и автобусов в Австралии.

Технический прогресс неизбежно улучшит этот метод. Например, ученые в Австралии и США заменили дрожжи генетически сконструированными бактериями в процессе ферментации. Эффективность процесса значительно повысилась. Теперь можно перерабатывать отходы бумаги и другие формы древесного волокна в этанол.

Производство биотоплива

Биомасса превращается в топливо, такое как этанол, метанол, биодизель и добавки для риформинга бензинов. Биотопливо используются в чистом виде или в смеси с бензином.

Этанол - наиболее широко используемое биотопливо. Производится путем ферментации биомассы в процессе, подобном пивоварению.

Сегодня большая часть этанола производится из кукурузы. Он смешивается с бензином для увеличения эффективности транспортного средства и уменьшения загрязнения воздуха.

Метанол из биомассы производится путем газификации. Биомасса превращается в синтез-газ, который перерабатывается в метанол. Большая часть метанола производится из природного газа и используется в качестве растворителя, антифриза или для синтеза других химических веществ. Около 38 процентов используется для транспортировки в виде смеси или в риформинге бензинов.

Биодизельное топливо состоит из масел и жиров, которые содержатся в микроводорослях и других растениях. Им заменяют дизельное топливо или разбавляют его.

  • < Назад
  • Вперёд >

energosberejenie.org